【正文】 EDA課程設計論文信息工程學院EDA課程設計報告書 題目: 十字路口交通燈的設計 專 業(yè)： 電子信息科學與技術 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2012年 5月12日 信息工程學院課程設計任務書學生姓名 學 號 成 績設計題目十字路口交通燈的設計設計內(nèi)容設計要求，南北方向綠燈亮，南北方向綠黃亮，南北方向紅燈亮，且在最后3s時，兩個方向的黃燈每隔1s亮滅閃爍，東西和南北方向的紅燈全亮，數(shù)碼管停止計時，緊急情況過后，系統(tǒng)恢復正?！敖煌簟比齻€字，參考資料 2012年 5月12日學生姓名： 楊波 學號： 030940910 專業(yè)（班級）：電子信息科學與技術課程設計題目： 十字路口交通燈的設計 成績： 指導教師： 袁海林 2012年5月12日信息工程系課程設計成績評定表摘要 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一，城市的交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)的重要組成部分。同時，生活水平的提高，汽車的普及化，給交通帶來了更大的挑戰(zhàn)，道路的負載加重，帶來的是交通事故越來越多。所以，如何采用合適的方法，最大限度的利用好交通燈的控制，緩解城市道路交通堵塞問題，降低交通事故發(fā)生率，成為人們共同關注的話題。本設計采用FPGA技術，完成了一個簡單實用的十字路口交通燈的控制系統(tǒng)。關鍵字： 控制 管理 緩解 目錄1 主要技術指標和方案闡述 6 6 方案闡述 6 62 詳細電路設計 7 主控制器的設計 7 緊急情況電路設計 7 譯碼電路 7 蜂鳴器模塊 8 東西方向模塊 8 紅黃綠燈控制模塊 9 計時模塊 9 南北方向模塊 9 紅黃綠燈控制模塊 10 計時模塊 10 點陣模塊 10 12 123 引腳分配 13總結(jié) 15參考文獻 15附錄：源程序清單 161 主要技術指標和方案闡述 ，南北方向綠燈亮 ，南北方向綠黃亮 ，南北方向紅燈亮 ，且在最后3s時，兩個方向的黃燈每隔1s亮滅閃爍 ，東西和南北方向的紅燈全亮，數(shù)碼管停止計時，緊急情況過后，系統(tǒng)恢復正常 “交通燈”三個字， 方案闡述 系統(tǒng)采用現(xiàn)場可編程邏輯器件作為主控制器，外加按鍵模塊、數(shù)碼管顯示模塊、譯碼器模塊、點陣顯示模塊和蜂鳴模塊構(gòu)成。計時數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示出來，點陣上循環(huán)顯示“交通燈”三個字。蜂鳴器作為緊急情況使用。系統(tǒng)的基本框圖如下：圖11 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)開始時，南北方向和東西方向正常工作，兩個方向的紅、黃、綠三燈交替亮滅，當緊急情況到來，即按鍵S1按下時，兩個方向的數(shù)碼管停止計時，而且兩個方向的紅燈全部點亮，蜂鳴器響起，表明此時南北和東西方向行人和普通車輛嚴禁通行。當緊急情況過后，系統(tǒng)恢復正常，按照緊急情況到來之前繼續(xù)工作。兩個方向的時間顯示用兩位數(shù)碼管顯示。2 詳細電路設計 主控制器的設計 系統(tǒng)采用altera公司的cyconeIII系列芯片，封裝為FBGA貼片式封裝，速度等級3，引腳個數(shù)780個。由于引腳個數(shù)較其他芯片多，因此，外部硬件資源比較多，而且性能很好，穩(wěn)定，易于控制。 緊急情況電路設計本設計的緊急情況用按鍵來模擬，當按鍵按下時，緊急情況到來，按鍵釋放后，緊急情況消失。按鍵與主控制器連接圖如下圖所示： 圖21 按鍵與主控器連接圖 按鍵只有邏輯電平“0”和“1”兩種狀態(tài)，當按下時，為邏輯電平0，當未按下時，為邏輯電平1。本設計中只用到了其中的一個按鍵S1，當S1按下時，緊急情況到來，當S1未按下時，沒有緊急情況發(fā)生。 譯碼電路譯碼電路為38譯碼器，它經(jīng)常用在數(shù)碼管的動態(tài)掃描中，輸出端接數(shù)碼管的8個位選，每次可以選中一個數(shù)碼管，而輸入端為000111的8種組合，每一種組合對應一個輸出，Y0Y7對應輸入的8種輸出，即當輸入為000時，Y0選通，依次類推。由于8位一體的數(shù)碼管不能夠在同一時間全部顯示，因此，要通過譯碼電路對8位數(shù)碼管進行譯碼，一次只讓一個數(shù)碼管亮，通過人眼的視覺暫態(tài)效應，當掃描時間在人眼視覺效應之內(nèi)時，看起來就像是幾個數(shù)碼管同時被點亮。這樣既能夠節(jié)約端口資源，又能達到很好的效果。譯碼器與主控制器的連接圖如下圖所示： 圖22 38譯碼器與控制器的接口圖74LS138為一個38線譯碼器，低電平輸出，其工作原理見下表格：表21 74LS138譯碼表輸入輸出ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7LLLLHHHHHHHLLHHLHHHHHHLHLHHLHHHHHLHHHHHLHHHHHLLHHHHLHHHHLHHHHHHLHHHHLHHHHHHLHHHHHHHHHHHL 從表中可以看出：每輸入一種組合，輸出端只有一端響應，這樣可以通過輸入端的組合，選中想要選中的數(shù)碼管，讓其工作。而74LS138的使能端已經(jīng)接了有效電平，設計中不用再管使能端的電平。 蜂鳴器模塊 當輸入信號的電平為高電平1時，蜂鳴器響起，當輸入電平為低電平0時，蜂鳴器不響。因此，當緊急情況到來時，讓蜂鳴器的輸入端的電平為高電平，那么蜂鳴器就會響起；緊急情況過后，讓蜂鳴器的輸入端電平為低電平時，蜂鳴器就不響。 東西方向模塊 東西方向包含紅黃綠燈控制模塊和計時模塊。 紅黃綠燈控制模塊 由于東西方向計時與燈的控制相同，設計中在此方向只用了三個燈，即紅、黃、綠燈。用到的是實驗系統(tǒng)中第一、二、三個燈，即LEDLEDLED3，分別表示紅、黃、綠三種顏色的燈。LED燈與控制器的連接圖如下圖所示：圖23 LED與控制器的連接圖 計時模塊 設計中采用8段數(shù)碼管顯示，七段數(shù)碼管是電子開發(fā)過程中常用的輸出顯示設備?？梢燥@示數(shù)字09，東西方向用的是第一、二個數(shù)碼管，計時時間為紅燈15s，黃燈5s，綠燈15s。在實驗系統(tǒng)中使用的是兩個四位一體、共陰極型七段數(shù)碼管。其單個靜態(tài)數(shù)碼管如下圖41所示。 圖41 靜態(tài)七段數(shù)碼管 由于七段數(shù)碼管公共端連接到GND（共陰極型），當數(shù)碼管的中的那一個段被輸入高電平，則相應的這一段被點亮。反之則不亮。四位一體的七段數(shù)碼管在單個靜態(tài)數(shù)碼管的基礎上加入了用于選擇哪一位數(shù)碼管的位選信號端口。工作原理都相同，八個數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都連在了一起，共8根段選引腳，8個數(shù)碼管分別由各自的位選信號來控制，被選通的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，其余關閉，共8根位選引腳，總共16根引腳。共陰極數(shù)碼管顯示09字符數(shù)據(jù)如下表：表22 數(shù)碼管字符顯示表